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鋼結(jié)構(gòu)設計兩大瓶頸待突破
來源:中國建設報 作者:記者韓睿華 發(fā)布時間:2010/09/04 閱讀次數(shù):1795

    近年來,我國建筑鋼結(jié)構(gòu)得到了迅猛發(fā)展,其形式越來越新穎,鋼結(jié)構(gòu)設計與施工技術(shù)也越來越先進。鳥巢、水立方、央視新址大樓、廣州電視塔、上海環(huán)球中心等具有代表性的鋼結(jié)構(gòu)建筑達到了世界領(lǐng)先水平。美國《時代》周刊評選出的2007年世界十大建筑奇跡,其中第六、七、八位分別是中國的鳥巢、央視新址大樓和萬國城。然而,在鋼結(jié)構(gòu)建筑快速發(fā)展的同時,規(guī)范滯后和技術(shù)人才的嚴重缺失也令人擔憂。因此,完善規(guī)范和提高鋼結(jié)構(gòu)從業(yè)人員的技術(shù)水平與經(jīng)驗成為業(yè)內(nèi)亟待解決的問題,中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會鋼結(jié)構(gòu)委員會資深專家丁蕓孫如是說。

    瓶頸之一:規(guī)范滯后引發(fā)不良后果

    丁蕓孫說,美國的行業(yè)規(guī)范一年更換一次,每年由相關(guān)組織牽頭專門就規(guī)范問題召開研討會,對規(guī)范中不合理的部分進行修改,并向全行業(yè)發(fā)布修改通知。在美國,規(guī)范僅作為設計者的依據(jù),設計者可根據(jù)工程的具體情況進行設計,只要設計方案合理、安全就可以采用,有時并不一定按照規(guī)范做。但是,設計者對工程實行終身負責制,如果出現(xiàn)問題,設計者須承擔責任。因此,國外設計師的責任心遠遠高于國內(nèi)設計師。

    而我國的規(guī)范則十幾年不變,雖然有些規(guī)范已經(jīng)不能適應當前的要求,但仍然在使用。丁蕓孫認為,我國的規(guī)范規(guī)定比較刻板,比如,規(guī)范中的黑體字,設計單位一定要遵守,如不遵守,設計單位就會受到處罰。規(guī)范中不是黑體字的內(nèi)容,如果設計單位沒有遵守,只要工程沒有出現(xiàn)問題,就不會追究設計單位的責任。總而言之,我國的規(guī)范是硬性規(guī)定,國外規(guī)范不是硬性規(guī)定。但在國外,如果工程出現(xiàn)問題,承擔責任的還是設計方。

    從我國的工程實例看,只要設計者根據(jù)規(guī)范要求設計,后期如果工程出現(xiàn)問題,設計者也無須承擔責任。這樣的方式有利有弊,利處是提高了規(guī)范的權(quán)威性,全行業(yè)都要遵守規(guī)范;弊處是降低了設計師的責任感,不利于技術(shù)的進步與提升。在我國,設計人員只要根據(jù)規(guī)范進行設計就可以,即使采用的規(guī)范有問題,造成工程垮塌,設計單位也不用承擔責任。在國外,設計師若發(fā)現(xiàn)規(guī)范有問題,他們會積極解決問題,發(fā)揮設計者的主觀能動性,絕不會按照錯誤的規(guī)范條款進行設計。

    在我國,有些規(guī)范的具體內(nèi)容也存在一些問題,比如,《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(以下簡稱《規(guī)程》)中提到已經(jīng)考慮了“陣風系數(shù)”是不對的,這個《規(guī)程》是按照《美國MBMA鋼結(jié)構(gòu)設計手冊》(以下簡稱“MBMA”)設定的。而《MBMA》中提出“陣風反應考慮了兩種紊流狀態(tài):一種是漸進風中的紊流,另一種是在風路中房屋及結(jié)構(gòu)引起的風流形式遮斷后所產(chǎn)生的紊流”?!禡BMA》考慮陣風系數(shù)是正確的,因為考慮了紊流,并且風載按3秒計算,可以將之看作瞬時風速。由于測量原因,瞬時風速也只能是2秒的風。我國的《規(guī)程》僅考慮了很少部分陣風中的紊流,由于我國風載是按10分鐘平均風速設計的,與瞬時風壓有較大差別,因此,絕不能說《規(guī)程》已考慮了陣風。

    丁蕓孫介紹說,我國的《規(guī)程》是依據(jù)美國標準編制的,但在具體操作中,存在較大問題。比如,在《規(guī)程》中有一條款寫到,“當建筑物跨度大于60米時,在內(nèi)柱適當增加柱間支撐”,言外之意就是如果建筑物跨度小于60米時,就不加支撐。這一條款是借鑒美國的《MBMA》編制的,美國在編制這一規(guī)范時,把建筑物的“蒙皮作用”作為主要考慮因素。所謂“蒙皮作用”就是鋼板和檁條的連接作用,再計算出相應的剛度和強度,得出的結(jié)論是:建筑物跨度小于60米時,可以不加支撐。而在我國,因技術(shù)水平有限,不能利用“蒙皮作用”,所以此款規(guī)定不適用于中國。而在實際操作中,有相當一部分建筑采用了這個《規(guī)程》,當遭遇大風時,有些建筑物由于支撐薄弱而倒塌,在鑒定事故時,往往會歸于天災。事實上,這是一個嚴重的技術(shù)問題,至今無人重視。反之,美國公司ABC和巴特勒也采用了《門式剛架輕型房屋鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》,但這兩家公司所建造的鋼結(jié)構(gòu)建筑從未出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象,原因是,它們利用了“蒙皮作用”,在設計時進行了精確計算。

    丁蕓孫說,我國規(guī)范編制人員的選擇也存在問題。上世紀90年代前,參與規(guī)范編制的人員比例是:高校占1/3、設計單位占1/3、施工單位占1/3,這樣的比例還是比較合理的。上世紀90年代以后,參與規(guī)范編制的人員大部分是高校的教授和少量的設計單位,施工單位幾乎不參加,這樣的人員格局令人擔憂。教授沒有設計經(jīng)驗,更沒有施工經(jīng)驗,規(guī)范編制完成后常常會存在許多問題。

    瓶頸之二:從業(yè)人員缺乏職業(yè)培訓

    丁蕓孫認為,目前,我國的鋼結(jié)構(gòu)事業(yè)蓬勃發(fā)展,但老的技術(shù)人才太少,年輕一代技術(shù)人員又經(jīng)驗不足,因此,行業(yè)發(fā)展與人才的矛盾愈來愈突出。要解決這個矛盾,只能是加快培養(yǎng)新一代人才,使人才發(fā)展趕上工程建設日新月異的步伐。上世紀50年代,設計人員經(jīng)常溝通,互不保留,學習交流活動定期舉行,學術(shù)氣氛非常濃厚,而現(xiàn)在設計院之間基本互不往來,更不會交流。前幾年還有一些評議會,會上有些交流,后來有了審圖組,而審圖組成員中有相當一部分是從事混凝土的退休總工,并不能解決鋼結(jié)構(gòu)設計中的問題,而一些學術(shù)交流會,內(nèi)容大多是圍繞新技術(shù)和重點工程進行,涉及不到鋼結(jié)構(gòu)設計,而且收費比較高,參會的主要是領(lǐng)導,一般的設計人員無法參加。

    目前,大部分培訓都是針對混凝土建筑的,鋼結(jié)構(gòu)不是重點。事實上,鋼結(jié)構(gòu)設計存在許多問題。由于種種原因,這些問題并未從根本上得到解決,在設計中存在浪費、設計不合理問題,甚至有些設計存在安全隱患。加之當前嚴重缺乏交流平臺,雖然中國建筑金屬結(jié)構(gòu)協(xié)會鋼結(jié)構(gòu)委員會在年度報告中提出要把培訓列入今年的工作計劃,但執(zhí)行情況不甚理想。

    為此,丁蕓孫建議,相關(guān)部門應牽頭開設一個交流和培訓的平臺,提高從業(yè)人員的水平,使鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)健康穩(wěn)步發(fā)展。